渗碳和渗氮的实际应用区别.doc

渗碳是将钢铁加热到临界温度以上进行碳的渗入扩散的,所以也叫奥氏体化学热处理,它属于高温化学热处理,故工件畸变大.一般使用低碳钢渗碳处理,以得到心部韧性好,表面硬度高的特性.渗碳后,工件表面含碳量一般高于 0.8%.淬火并低温回火后,在提高硬度和耐磨性的同时,心部能保持相当高的韧性,可承受冲击载荷,疲劳强度较高.渗氮则是在低于铁氮共析温度进行氮的扩散的,又可称为低温化学热处理(铁素体化学热处理).因此,变形小.当钢中含有铬、铝、钼等金属氮化物时,可获得比渗碳层更高的硬度、耐磨、耐蚀和抗疲劳性能.渗氮主要用于对精度、畸变量、疲劳强度和耐磨性要求都很高的工件,例如镗床主轴、镗杆,磨床主轴,气缸套等.1、对于高冲击应用场合,由于渗碳有较深的硬化层而提供更长的使用寿命;而对于注重速度的低冲击应用场合,渗氮能提供更长的使用期限,虽然硬化层深度小于渗碳,但渗氮表面硬度较高，具有更佳的耐磨性能2、价格上应该渗氮便宜吧渗碳钢的化学成分特点:常用渗碳钢可以分碳素渗碳钢和合金渗碳钢两大类.(1)渗碳钢的含碳量一般都在 0.15--0.25％范围内,对于重载的渗碳体,可以提高到0.25--0.30％碳素渗碳钢中,用得最多的是 15 和 20 钢,它们经渗碳和热处理后表面硬度可达 56--62HRC。

但由于淬透性较低,只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件,如轴套、链条等.(2)合金元素在渗碳钢中的作用是提高淬透性,细化晶粒,强化固溶体,影响渗层中的含碳量、渗层厚度及组织.在渗碳钢中通常加入的合金元素有锰、铬、镍、钼、钨、钒、硼等.低合金渗碳钢如 20Cr、20Cr2MnVB、20Mn2TiB 等,其渗透性和心部强度均较碳素渗碳钢高,可用于制造一般机械中的较为重要的渗碳件,如汽车、拖拉机中的齿轮、活塞销等.中合金渗碳钢如 20Cr2Ni4、18Cr2N4W、15Si3MoWV 等,由于具有很高的淬透性和较高的强度及韧性,主要用以制造截面较大、承载较重、受力复杂的零件,如航空发动机的齿轮、轴等.固体渗碳 ;液体渗碳 ;气体渗碳---渗碳温度为 900--950C,表面层 w(碳)为 0.8--1.2％,层深为 0.5--2.0mm.渗碳后的热处理---渗碳工件实际上应看作是由一种表面与中心含量相差悬殊码复合材料.渗碳只能改变工件表面的含碳量,而其表面以及心部的最终强化则必须经过适当的热处理才能实现.渗碳后的工件均需进行淬火和低温回火.淬火的目的是使在表面形成高碳马氏体或高碳马氏体和细粒状碳化物组织.低温回火温度为 150--200C. 渗碳零件注意事项: (1)渗碳前的预处理正火--目的是改善材料原始组织、减少带状、消除魏氏组织,使表面粗糙度变细,消除材料流线不合理状态.正火工艺;用 860--980C 空冷、179--217HBS.(2)渗碳后需进行机械加工的工件,硬度不应高于 30HRC.(3)对于有薄壁沟槽的渗碳淬火零件,薄壁沟槽处不能先于渗碳之前加工.(4)不得用镀锌的方法防渗碳.渗氮用钢---凡含有 Cr、Mo、V、Ti、Al 等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢(不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜,对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理)、球墨铸铁等均可进行渗氮.渗氮后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度,但只是表面很薄的一层(铬钼铝钢于 500--540C 经 35--65h 渗氮层深只达 0.3--0.65mm) .必须有强而韧的心部组织作为渗氮层的坚实基底,才能发挥渗氮的最大作用.总的来看,大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的,不论表面和心部的性能都要求很高.如果用碳钢进行渗氮,形成 Fe 4N 和 Fe 2N 较不稳定。

温度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且其心部也不能具有更高的强度和韧性.为了在表面得到高硬度和高耐磨性,同时获得强而韧的心部组织,必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物,另外还能强化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr 等,均能和氮形成稳定的化合物.其中 Cr、W、Mo、V 还可以改善钢的组织,提高钢的强度和韧性.目前专门用于渗氮的钢种是 38CrMoAlA,其中铝与氮有极大的亲和力,是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素.AlN 很稳定,到约 1000C 的温度在钢中不发生溶解.由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能,此钢经过渗氮表面硬度高达 1100--1200HV(相当67--72HRC).38CrMoAlA 钢脱碳倾向严重,各道工序必须留有较大的加工余量.渗氮零件注意事项:(1)渗氮前的预备热处理调质--渗氮工件在渗氮前应进行调质处理,以获得回火索氏体组织.调质处理回火温度一般高于渗氮温度.(2)渗氮前的预备热处理去应力处理--渗氮前应尽量消除机械加工过程中产生的内应力以稳定零件尺寸.消除应力的温度均应低于回火温度,保温时间比回火时间要长些,再缓慢冷却到室温.断面尺寸较大的零件不宜用正火.工模具钢必须采用淬火回火,不得用退火.(3)渗氮零件的表面粗糙度 Ra 应小于 1.6um,表面不得有拉毛、碰伤及生锈等缺陷.不能及 时处理的零件须涂油保护,以免生锈.吊装入炉时再用清洁汽油擦净以保证清洁度.(4)含有尖角和锐边的工件,不宜进行氮化处理.(5)局部不氮化部位的保护,不宜用留加工余量的方法.(6)表面未经磨削处理的工件,不得进行氮化.两者的比较：首先，渗碳温度很高，所以达到指定的 Eht 值远比渗氮快，所以最终两者的价格是差不多的。

然后，低碳钢渗氮件表面非常硬，而芯部比较软，在高冲击的工况下，很容易产生渗氮层剥落，这种情况下就要牺牲一点耐磨性，选择渗碳。